MG-Bi和MG-BI-Sn耐熱鎂合金的研究.pdf

1、目前，在工業(yè)生產(chǎn)中鎂合金是極為重要的輕質(zhì)合金之一，其應(yīng)用廣泛性及發(fā)展?jié)摿Σ粊営阡X合金。它具有密度小、易導(dǎo)熱、比強(qiáng)度高、機(jī)械加工性能好和電磁屏蔽能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。因此鎂合金在汽車工業(yè)、航空航天業(yè)、通信產(chǎn)業(yè)等方面得到了廣泛的應(yīng)用[1]。
　　Mg-Bi合金因其合金元素Bi對(duì)人體無害、強(qiáng)化相穩(wěn)定性好，被稱為綠色金屬，在開發(fā)新型生物材料以及耐熱鎂合金方面具有良好的發(fā)展?jié)摿2]。Mg-Bi合金是具有重大開發(fā)潛力的新型鎂合金之一，但該合金硬度低

2、、脆性大。圍繞如何提高鎂合金的常溫及高溫性能，本文用合金化以及熱處理的方式來提高M(jìn)g-Bi以及Mg-Bi-Sn合金的綜合力學(xué)性能。
　　本文用普通金屬型鑄造工藝來熔煉原料及澆注試樣，用熔劑保護(hù)以及四氟乙烷氣氛保護(hù)來減少熔煉過程中的氧化和防止燒灼起火。用掃描電子顯微鏡(SEM)，金相顯微鏡(OM)，能譜分析(EDS)以及X射線衍射分析(XRD)來觀察合金組織并分析強(qiáng)化機(jī)理。用維氏硬度儀、沖擊韌性試驗(yàn)機(jī)以及電子萬能試驗(yàn)機(jī)等分析手段來檢

3、測(cè)合金力學(xué)性能并作出分析解釋。同時(shí)，研究了熱處理以及Sn對(duì)Mg-Bi合金的顯微組織和力學(xué)性能的影響。并且本文深入研究了Sn對(duì)Mg-Bi合金組織的細(xì)化原理、合金中合金相形成及強(qiáng)化原理以及熱處理對(duì)合金組織的細(xì)化原理。研究結(jié)果表明:
　　1)二元Mg-Bi合金主要由α-Mg和Mg3Bi2相組成，Mg3Bi2相的形態(tài)為連續(xù)的或半連續(xù)的網(wǎng)狀及長(zhǎng)條狀。
　　2) Bi的加入細(xì)化了合金晶粒，顯著改善了合金的組織，且當(dāng)鉍的含量為3wt％時(shí)，

4、合金晶粒最為細(xì)小，Mg3Bi2相也不會(huì)過于粗大，此時(shí)合金的綜合力學(xué)性能達(dá)到最佳。而當(dāng)Bi的含量進(jìn)一步增多時(shí)，合金的晶粒開始變大，第二相也開始粗化。
　　3) Mg-Bi-xSn三元合金主要由α-Mg、Mg3Bi2和Mg2Sn相組成。而Mg2Sn相則主要是以規(guī)則的球狀存在于α-Mg基體中。
　　4)在Mg-Bi合金中加入Sn后出現(xiàn)了規(guī)則球狀的Mg2Sn相，這些球狀相隨著Sn含量的增加而增多。合金的晶粒尺寸隨著Sn含量的增多而先

5、減小后增大。未添加Sn時(shí)合金的晶粒尺寸最大， Sn含量為4％時(shí)，晶粒最細(xì)小。當(dāng)Sn含量達(dá)到6％時(shí)，合金的晶粒稍微粗化，但依然小于二元合金。
　　5)常溫以及高溫(200℃)下，二元Mg-Bi合金的抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率和硬度等力學(xué)性能隨著隨著Bi含量的升高而先升高后降低，當(dāng)鉍的含量為3％時(shí)綜合力學(xué)性能達(dá)到最好。
　　6)隨著Sn元素含量的增加，Mg-Bi-xSn合金的抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率和硬度等力學(xué)性能都呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)。當(dāng)Sn

6、元素含量為4％時(shí)，合金的硬度達(dá)到最高值53HV，進(jìn)一步提高Sn元素含量則合金硬度開始降低，在Sn含量為6％時(shí)降為51.9HV;常溫狀態(tài)下，合金的抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率達(dá)到最大值分別為131MPa和6.3％。與基體合金相比，分別增加了51 MPa、2.8％，性能提高很明顯;在200℃下，抗拉強(qiáng)度為112 MPa，相對(duì)基體合金提高了44 MPa，但伸長(zhǎng)率變化不明顯。綜合以上分析，Sn元素的加入量為4％時(shí)綜合力學(xué)性能最佳。這是晶界強(qiáng)化、第二相析出強(qiáng)